[发明专利]一种紫茎泽兰生物炭的制备及其负载纳米铁/镍的方法

权利要求书

1.一种紫茎泽兰生物炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：先采取生物入侵物种紫茎泽兰植株，并将其经水漂洗去除杂物后晒干；

S2：将晒干后的紫茎泽兰用粉碎机粉碎，得到紫茎泽兰粉末，放置于广口瓶中备用；

S3：将紫茎泽兰粉末填入陶瓷坩埚压实后盖上坩埚盖，放置于马弗炉中；

S4：用N₂吹扫马弗炉内室10min，再以5℃/min的升温速率程序升温，加热至热裂解终点温度400℃、500℃、600℃，到达终点温度后保持2h；

S5：将自然冷却后的紫茎泽兰生物炭从马弗炉中取出，之后用1mol/L的盐酸泡洗6h，用超纯水冲洗生物炭至无氯离子；

S6：用烘箱在60℃的条件下烘干并过60目筛子，得到紫茎泽兰生物炭样品；

S7：将样品放置于样品袋中转移到干燥器中保存待用，不同温度制备的紫茎泽兰生物炭分别记为CW400、CW500、CW600，数字代表制备时热裂解的终点温度。

一种紫茎泽兰生物炭负载纳米铁/镍的方法，其特征在于：包括以下步骤：

Sa：先将N₂通入三口烧瓶保证制备环境为缺氧条件；

Sb：称取1g的FeSO₄·7H₂O溶于90mL水醇体系中，然后置于三口烧瓶中并用电动搅拌器以500rpm/min的速度搅拌；

Sc：溶解后加入0.1-0.8g的CW600生物炭颗粒搅拌；

Sd：称取0.36gNaBH₄溶于10mL去超纯水，用蠕动泵以2mL/min的速度加入三口烧瓶中将Fe²⁺还原为Fe⁰；

Sf：加料完成10min后滴加NiCl₂溶液并保证Ni：Fe的摩尔比为2％，此时Ni²⁺通过置换反应在纳米零价铁表面生成单质Ni；

Sg：继续搅拌至总反应时间为30min，期间一直通入N₂保证缺氧环境；

Sh：将反应制得的紫茎泽兰生物炭负载纳米铁/镍材料经无水乙醇冲洗一次，去超纯水反复冲洗，至没有Cl^-、SO₄^2--用磁石收集，置于真空干燥装置中干燥后待用。

2.根据权利要求1所述的一种紫茎泽兰生物炭的制备方法，其特征在于：所述将采取后的紫茎泽兰植株用剪刀剪成5-10cm的小段，然后用30-40℃的温水进行漂洗去除杂物后晒干。

3.根据权利要求1所述的一种紫茎泽兰生物炭的制备方法，其特征在于：所述在紫茎泽兰生物炭制备后需要对生物炭进行表征与分析，所述表征与分析分别包括对生物炭的产率及灰分的测定与分析、生物炭的比表面积及孔径的测定与分析、生物炭中的各有机元素含量的测定与分析和对生物炭的电镜扫描与分析。

4.根据权利要求1所述的一种紫茎泽兰生物炭的制备方法，其特征在于：所述在紫茎泽兰生物炭制备后需要研究生物炭的吸附模型，所述吸附模型包括筛选最佳温度以及了解热解温度对吸附2,4,6-TCP的影响、吸附动力学实验及研究、等温吸附实验及研究。

5.根据权利要求1所述的一种紫茎泽兰生物炭负载纳米铁/镍的方法，其特征在于：所述紫茎泽兰生物炭负载纳米铁/镍的反应中所用的去超纯水均曝N₂进行脱氧处理。

6.根据权利要求1所述的一种紫茎泽兰生物炭负载纳米铁/镍的方法，其特征在于：所述水醇体系包括超纯水和无水乙醇，所述超纯水与无水乙醇的体积比为6:3。

7.根据权利要求1所述的一种紫茎泽兰生物炭负载纳米铁/镍的方法，其特征在于：所述在紫茎泽兰生物炭负载纳米铁/镍材料制备后，需要对制备后的材料进行表征与分析，所述表征与分析分别包括扫描电镜表征与分析、X射线光电子能谱表征与分析和X射线衍射表征与分析。